影響聚合物驅(qū)效果的因素分析

龐思銘

大慶油田第五采油廠 黑龍江 大慶 163000

20世紀(jì)70年代,我國的聚合物驅(qū)油試驗取得了喜人的成果,促使我國發(fā)展成為世界上屈指可數(shù)通過聚合物提升采油率的國家之一,作為我國有效提高石油產(chǎn)量的技術(shù)之一,能夠保障我國能源安全和可持續(xù)發(fā)展。但是,當(dāng)聚合物進(jìn)入地層后,外界環(huán)境開始發(fā)生相應(yīng)的變化,聚合物自身的性質(zhì)會對聚合物物驅(qū)效果產(chǎn)生一定的影響,從而影響聚合物的使用效果,提高施工成本,阻礙了石油開采行業(yè)的發(fā)展。

1 聚合物驅(qū)油原理

1.1 石油開采溶液量以及指數(shù)的穩(wěn)定 對聚合物的驅(qū)油效果進(jìn)行動態(tài)特征分析,為了充分體現(xiàn)聚合物驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用,需要保證石油開采的指數(shù)和溶液量穩(wěn)定。使用聚合物驅(qū)油技術(shù)后,石油開采的指數(shù)和溶液指數(shù)會呈現(xiàn)下降的趨勢。當(dāng)石油處于開采階段的后期時,采用聚合物驅(qū)油技術(shù)逐漸進(jìn)入到較為穩(wěn)定的環(huán)境中,基于現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)逐步完善石油高分子開采結(jié)構(gòu)鏈,完善適應(yīng)石油開采井層的石油開采技術(shù)結(jié)構(gòu)。

1.2 降低水箱滲透率 進(jìn)入地層的聚合物分子會加大水相的黏度,減弱水流動的能力,從而對油水的流度比進(jìn)行有效的改善,提高原油的開采效率[1]。由于聚合物的分子屬于大分子結(jié)構(gòu),能夠堵塞地層中水相阻力較低的水流通道,或者是地層中黏度加大以后,減弱了其本身的流動力,保證油量和水量共同運作,從而有效降低水相的滲透率,提高原油的開采效率。

2 深入分析聚合物驅(qū)油效果影響因素

2.1 注入速率的影響 對于石油開采過程中應(yīng)用的聚合物技術(shù)來說,不同的地區(qū)地質(zhì)條件各不相同,因此,聚合物注入地層的速度也不一致,注入速率對聚合物的開采指標(biāo)影響較大。注入速率并沒有對最終石油的開采效果產(chǎn)生較大的影響,但是,如果注入的時間越短,開采的時間就會越長,相反,則會越短。此外,注入速率也不會對聚合物驅(qū)生產(chǎn)井的含水量產(chǎn)生太大的影響,對于注入的速率來說,僅僅會影響含水量出現(xiàn)的時間[2]。注入速率與區(qū)塊高峰期有著正比關(guān)系,直接對階段的采油量產(chǎn)生影響,在產(chǎn)量高峰期,注入速率越大,產(chǎn)量高峰數(shù)值也會越大。

2.2 化學(xué)穩(wěn)定性 在一些化學(xué)因素的作用下,如:氧、金屬離子等,高分子聚合物就會出現(xiàn)一定的化學(xué)反應(yīng),使聚合物分子鏈中斷,從而產(chǎn)生聚合物降解。以HPAM的氧化降解反應(yīng)來說,地層水質(zhì)中含有部分氧氣或者其他氧化物質(zhì),聚合物產(chǎn)生自由基以后,就會產(chǎn)生一連串的反應(yīng),當(dāng)處于高溫環(huán)境或者周圍存在還原性物質(zhì)時,就會加速氧化反應(yīng),從而促使聚合連產(chǎn)生自由基。生成的自由基又會引發(fā)相應(yīng)的連鎖反應(yīng)—裂解反應(yīng),使長鏈結(jié)構(gòu)斷裂形成小分子結(jié)構(gòu),降低聚合物的濃度,同時,也會脫除聚合物的羧基或者酰胺,從而形成全新的產(chǎn)物,迅速降低溶液量。處于含有大量元素的環(huán)境內(nèi),如:鈉離子、鈣離子、鐵離子等,就會降低聚合物的溶液黏度,二價鐵離子能夠在較短的時間迅速將聚合物的黏度降到最低的數(shù)值。因此,在運用聚合物開采石油的過程中,需要采用天然氣隔絕裝有聚合物溶液的罐子,避免空氣中的氧氣進(jìn)入灌中,發(fā)生氧化反應(yīng)。

2.3 剪切穩(wěn)定性 聚合物分子是由多個短鏈組成的長鏈,在不同剪切力作用下,長鏈就會斷裂,從而形成比較短的鏈節(jié),大幅度降低聚合物的濃度,并使驅(qū)油效果也產(chǎn)生一定的影響,產(chǎn)生這種反應(yīng)常稱為剪切降解反應(yīng)。聚合物在高速攪拌的過程中,會改變其流動的形態(tài),進(jìn)一步加強(qiáng)聚合物中的分子。使長鏈結(jié)構(gòu)斷裂成為短鏈,形成小分子,降低聚合物的黏度。聚合物的長度越長,越容易發(fā)生剪切作用,降解反應(yīng)也就越劇烈[3]。此外,造成聚合物產(chǎn)生剪切降解反應(yīng)的原因也包括巖石的多孔性?；谘芯康臄?shù)據(jù)表明,當(dāng)聚合物在空襲中流動時,如果流動阻力較大時,就會加大驅(qū)動的壓力,從而加快聚合物的流速,并相應(yīng)地也會增加聚合物受到的剪切力,發(fā)生的剪切降解的反應(yīng)也會越明顯。所以,在采用聚合物開采石油時,一般選擇500-600r/min的螺旋漿攪拌器,并根據(jù)儲層的介質(zhì)選擇合適的聚合物,從而對剪切降解反應(yīng)進(jìn)行有效控制。

2.4 原油粘度 在石油聚合物驅(qū)油技術(shù)的過程中,原油黏度對石油的采收率產(chǎn)生一定的影響[4]。聚合物驅(qū)油一般是通過降低水油流度比,從而對聚合物驅(qū)波及的體積進(jìn)行適當(dāng)?shù)財U(kuò)增,以提高原油的流動度。通過相應(yīng)的數(shù)值表明,聚合物溶液黏度和地層原油黏度的比值與采收效率有著正比關(guān)系,前者比值越大,后者采收效率越高。一般來說,聚合物驅(qū)的原油黏度的比值小于40mPa·s,并且限制的閾值在80Pa·s。我國的聚合物驅(qū)的比值都在這個范圍內(nèi),隨著驅(qū)油工藝的不斷完善,針對高粘度油層的聚合物驅(qū)技術(shù)也得到相應(yīng)的優(yōu)化。

2.5 生物穩(wěn)定性 由于受到細(xì)菌作用的影響,聚合物高分子很容易出現(xiàn)降解現(xiàn)象聚丙烯酰胺作為硫酸鹽還原菌的新陳代謝能源物質(zhì),通過消耗羧基團(tuán),有效降低聚合物的濃度,提高聚合物的驅(qū)油效果,從而降解聚合物,降低黏度和濃度[5]。目前,我國最常采用的物質(zhì)是殺菌時間較長、性能比較穩(wěn)定、低成本的甲醇,但是,在高溫、高鹽環(huán)境下,甲醇并不能很好地發(fā)揮效果,如果合理運用殺菌方法,也是未來聚合物研究的一大挑戰(zhàn)方向。

3 結(jié)束語

綜上所述,聚合物驅(qū)油效果受到一定因素的影響,無法發(fā)揮比較明顯的效果,從而無法對聚合物的使用價值進(jìn)行準(zhǔn)確評判,聚合物驅(qū)作為一門復(fù)雜、系統(tǒng)性的工藝措施,需要對其進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化,加大對影響聚合物去效果的因素的控制力度,優(yōu)化聚合物驅(qū)技術(shù),保證我國石油產(chǎn)油的高效、高產(chǎn)、穩(wěn)定。